高并發(fā)實時直播彈幕研發(fā)實踐

直播間特點

聊天室限制人數(shù)的原因

應(yīng)對萬級以上的實時互動

跨服務(wù)器是為了解決單一服務(wù)器接入數(shù)量限制、發(fā)布消息吞吐限制等問題；

多進程并發(fā)則是為了充分利用多核CPU以及減小一個循環(huán)規(guī)模從而達(dá)到降低延遲的目的。

云巴實時系統(tǒng)的設(shè)計

云巴是基于MQTT協(xié)議實現(xiàn)的實時通信系統(tǒng)，采用Erlang/OTP的架構(gòu)設(shè)計。簡單地來說，云巴實時系統(tǒng)的設(shè)計包括多層結(jié)構(gòu)、微服務(wù)兩個要點。

多層結(jié)構(gòu)

云巴系統(tǒng)設(shè)計中，多層結(jié)構(gòu)意味著一個基本業(yè)務(wù)邏輯的完成需要經(jīng)歷多個模塊(如圖上所示)。

云巴多層結(jié)構(gòu)設(shè)計有三個主要特點：

- 所有模塊均可獨立運行，互不干擾。 任一模塊在運行的過程中，無需依賴其他模塊。除此以外，還會對所有模塊設(shè)立在線監(jiān)控，從而實現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)下的實時告警。同時，模塊獨立運行還能夠達(dá)到持續(xù)集成的效果；

細(xì)粒度擴容，包括但不限于對接入進行擴容等；

使用「隔離」。 顧名思義，系統(tǒng)可以為用戶指定特定的路徑，也可以在某些路徑出現(xiàn)問題以后，強行從系統(tǒng)里摘除路徑，達(dá)到「隔離」效果。

微服務(wù)化

雖然近期微服務(wù)已一個新興事物的身份被廣泛討論，但其實，微服務(wù)可以算是一個老 概念了。

比如Erlang/OTP就是一個成熟已久的典型微服務(wù)架構(gòu)。其作為微服務(wù)架構(gòu)的特點就在于業(yè)務(wù)邏輯非常簡單的同時，并發(fā)量也非常高。

云巴采用的正是Erlang/OTP的架構(gòu)設(shè)計，在微服務(wù)化的方面的體現(xiàn)則是將業(yè)務(wù)邏輯封裝成一個RPC Service，以及RPC Service部署微一個OTP Worker。

云巴實時系統(tǒng)的特點

云巴實時系統(tǒng)的設(shè)計特點主要有：擁有海量輕量級任務(wù)、任務(wù)與運行位置無關(guān)以及水平擴展。任務(wù)與運行位置無關(guān)，這就意味著在任務(wù)池中，可以動態(tài)地把任務(wù)調(diào)度到不同物理機上，同時數(shù)據(jù)要存儲在獨立集群中。

海量的輕量級任務(wù)包括長連接創(chuàng)建的任務(wù)、用戶請求產(chǎn)生時創(chuàng)建的任務(wù)。

長連接任務(wù)即為，當(dāng)一個長連接接入時，系統(tǒng)會創(chuàng)建一個任務(wù)來管理和維持長連接；

同樣地，請求任務(wù)則是，當(dāng)一個用戶請求(比如發(fā)送一條彈幕)產(chǎn)生時，就會創(chuàng)建一個任務(wù)來管理該請求。

對于云巴來講，不論是用戶加入了一個直播間還是發(fā)送了一條彈幕，都可以以Pub/Sub模型來實現(xiàn)。Pub/Sub模型中比較重要的詞匯為「publish」、「subscribe」以及「unsubscribe」。

比如，一個用戶進入了一個直播間，則可以視為訂閱(subscribe)了該直播間；

進入之后在直播間發(fā)送彈幕，視為向這個直播間發(fā)送(publish)了一條消息；

而由于進入直播間的用戶都已經(jīng)訂閱過該直播間，所以其他用戶都看到了這條彈幕。

一旦用戶退出了直播間，則視為取消訂閱(unsubscribe)了直播間，再也收不到該直播間里面其他用戶發(fā)布的彈幕了。

傳統(tǒng)的消息發(fā)布過程

傳統(tǒng)的消息發(fā)布過程有兩種，第一種是遍歷列表里的每一個UID,讀取路由，逐一發(fā)送消息；

第二種是遍歷每一臺服務(wù)器，發(fā)送消息，然后將訂閱關(guān)系保存在每一臺服務(wù)器內(nèi)。以上兩種做法都有可能導(dǎo)致延遲過多的問題。

云巴的消息發(fā)布過程

在云巴，消息的發(fā)布過程為，首先在接收到任務(wù)請求后，會發(fā)布任務(wù)計算UID列表分片，對總?cè)蝿?wù)進行分片處理。之后將分片任務(wù)分發(fā)給任務(wù)池，執(zhí)行各個分片任務(wù)。最后，發(fā)布任務(wù)匯聚請求，返回所有的分片任務(wù)。

「分片」——「匯聚」設(shè)計的好處在于，可以有效控制最大延遲。目前云巴是將此整個過程控制在200ms以內(nèi)。除此以外，還能夠擴大任務(wù)池，提升系統(tǒng)并發(fā)能力。

總結(jié)

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